±1100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子电场仿真及绝缘优化

文中以±1 100 kV直流换流阀模块内部金属部件和层间绝缘子为研究对象,采用SolidWorks及Ansys混合建模技术,建立了研究对象的三维模型。对该模型进行了单阀直流耐压试验仿真和交流耐压试验仿真,得到其电场分布结果,根据此结果对模型进行了绝缘优化。结果表明:单阀直流试验下散热器表面场强分布恶劣;两种试验下母排、水管金具表面场强分布均在场强控制值以内;两种试验下层间绝缘子及绝缘子金具表面场强分布均远远低于场强控制值。针对以上结果,首先对散热器倒角半径进行改进,改进后其表面场强分布情况得到明显改善,均降至场强控制值以内;然后研究缩小层间距的情形,层间距减小后仍可保证层间绝缘子及其金属表面场强分布在安全范围。     

±660kV直流输电工程换流阀绝缘试验研究

宁东-山东±660 kV直流输电工程是世界上第1个采用660 kV电压等级的直流工程,该工程采用单12脉动换流阀结构,单阀跨接电压高,阀塔尺寸较大,对换流阀试验提出了极高的要求.文章对换流阀绝缘试验项目和实际试验参数进行全面介绍,并对绝缘试验中遇到的难点以及解决方案进行了重点阐述.     

锡盟—泰州±800kV/6250A特高压直流输电换流阀优化设计及型式试验

锡盟-泰州直流输电工程是世界上首个将±800 kV直流输电容量由8 000 MW提升到10 000 MW,额定电流提升至6 250 A直流输电工程。介绍了该工程泰州站6 250 A换流阀组件主要技术参数,并重点介绍6 250 A换流阀电抗器通流的优化设计,阻尼回路优化设计,光纤冗余触发系统优化设计,组件水路优化设计。优化后的±800 kV/6 250 A换流阀通过型式试验,满足工程应用要求。     

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

近年来,随着特高压直流工程在远距离大功率输电方面的发展,提高直流输电工程的可靠性成为保证电网安全稳定运行的前提和基础,换流阀低压加压核相试验作为分系统调试项目对检验特高压直流输电工程质量至关重要.本文针对特高压直流工程±800kV换流站第一阶段分系统调试期间的相关内容,详细阐述换流站极I、极II低端换流阀核相试验过程并进行理论分析,通过试验参数计算、试验方案优化及试验波形的分析对比进行说明.另外,优化试验abc三相同步电压获取方式,进一步降低试验误差.最后,提出一种验证触发延迟角的核相方法,为特高压直流输电工程的建设和相关研究提供参考.     

±1100 kV特高压直流换流阀冲击电压试验能力研究

为满足±1100 kV特高压直流换流阀绝缘型式试验要求,针对±1100 kV特高压换流阀冲击电压试验实施方法进行研究。采用伽辽金边界元法分析了冲击本体屏蔽罩的表面电场分布,依据试验室现有条件,研究屏蔽罩表面场强随其半径的变化规律,提出场强的控制措施,从而抑制电晕产生,防止阀试验大厅空气间隙的击穿。根据 IEC 标准,提出满足±1100 kV特高压换流阀冲击试验要求的电路拓扑,研究等效负载的设计,为±1100 kV特高压换流阀冲击试验的实施提供理论依据。     

云广直流输电工程换流阀多重阀单元型式试验研究

云广±800kV直流输电工程用换流阀是世界上第一个特高压直流输电用晶闸管换流阀,其型式试验尚无成熟的具体规范和要求。与±500kV及以下高压直流输电换流阀不一样,这种特高压换流阀是由2个12脉动的换流阀组串联组成,也不能简单地照搬前者的试验规范和要求。鉴此,重点讨论多重阀单元（MVU）类型Ⅲ（MVU连接在DC600kV与800kV之间）的试验方法,确定型式试验方案为：选择短接试验法;短接试验后再进行第二次双阀电压试验和3个MVU串联的试验。     

±1100kV特高压直流输电工程换流阀研发产品运行试验

随着向家坝—上海、云南—广东等多项±800 kV特高压直流输电工程的顺利建成,中国在特高压直流输电线路的建设和工程运行过程中积累了丰富的经验。为了满足中国国民经济的飞速发展对电力能源的需求,建设更大输送容量的直流工程将成为下一步直流输电工程建设发展的必然趋势,而系统电压等级的提高又对换流阀产品性能提出了更高要求。用于±1 100 kV特高压直流输电工程的换流阀产品,其单级晶闸管元件运行试验最高触发电压和恢复电压分别达到5.5 kV和3.3 kV,试验电流和短路故障电流分别为5 332 A和50 kA。为保证系统运行安全,换流阀产品在投运之前,必须通过型式试验对其性能进行验证。西安高压电器研究院有限责任公司利用换流阀运行试验合成回路,模拟±1 100 kV特高压直流输电工程用换流阀在实际运行中的各种工况,完成了试品阀的运行型式试验,并对得到的试验数据进行了分析,为±1 100 kV特高压换流阀产品的设计、制造及工程运行和试验标准的制定提供了参考依据。     

柔性直流换流阀功率模块绝缘试验下的电场仿真分析

为提高柔性直流换流阀功率模块绝缘设计的可靠性,实现其优化设计,文中主要针对功率模块绝缘试验的实施方法进行研究,提出了一种柔性直流换流阀功率模块电场仿真分析方法。通过对功率模块的工作原理进行分析,建立了功率模块计算模型。进而根据柔性直流换流阀功率模块绝缘试验及电场仿真计算方法,设定相应的边界条件,采用ElecNet电场仿真软件分析了绝缘试验电压下功率模块内部电场的分布特性,最终得到其内部出现较大场强的位置以及对应的最大场强值。对比绝缘试验结果,验证了该电场仿真分析方法的有效性和正确性。文中证明了该方法可为功率模块安全可靠地通过绝缘试验提供保证,从而减小设计周期、节省研发成本。     

±1 100 kV特高压直流输电换流阀研制及型式试验

为了研发更高电压等级、更高容量的直流输电线路及相关设备,中电普瑞电力工程有限公司完成了±1100kV特高压直流换流阀的研制。介绍了电气回路、触发与监控系统、换流阀冷却系统、阀塔结构设计,并给出了试验电路拓扑。所研制样机通过了型式试验验证。试验结果表明,该±1100kV／5000A特高压直流换流阀样机可满足工程应用,并具备一定的升级空间。     

±500 kV HVDC换流阀冲击试验技术

±500kV高压直流输电(HVDC)换流阀绝缘型式试验是目前国际上最高电压等级的换流阀绝缘试验。冲击试验是换流阀绝缘型式试验中的难点,对试验回路及设备的要求很高,试验难度很大。文章以三峡—上海直流输电工程用±500kVHVDC换流阀的完整四重阀试验为例,介绍了其结构、负荷特性,以及换流冲击试验和单阀冲击试验技术,并给出了部分试验结果。试验结果表明,该阀的内部参数设计满足技术要求。     

±1100kV特高压换流阀直流耐压试验方法研究

为满足±1 100kV特高压直流换流阀绝缘型式试验实施,针对±1 100kV特高压换流阀直流耐压试验实施方法进行了研究,通过理论分析,仿真计算以及利用ANSYS有限元软件进行电场强度计算,依据现有试验条件,计算得出电场强度最大值为22kV/cm,低于空气击穿场强30kV/cm。若不考虑气候条件的影响,现有试验室空间、试验方法设计及设备满足±1 100kV特高压换流阀直流耐压试验的要求。完成了满足IEC标准特高压换流阀直流耐压试验要求的试验原理及试验方法研究,为±1 100kV特高压换流阀直流耐压试验的实施提供了理论依据。     

±1100kV/5000A特高压直流输电换流阀非周期触发试验仿真研究与试验验证

换流阀是直流输电工程中的核心设备,除电气设计及结构设计均比较复杂外,电器元件的选择也是核心工作,随着大功率电力电子器件的飞速发展,其技术的先进性和运行的可靠性也得到了大幅度提升,6英寸晶闸管现已在特高压直流输电换流阀上得到了普遍使用。换流阀在挂网运行之前需要对其进行绝缘型式试验,绝缘型式试验是对换流阀的绝缘性能进行全面的考核,文中将对±1 100 kV直流输电换流阀绝缘型式试验中的非周期触发试验进行研究,非周期触发试验是对换流阀考核最为严格和全面的一项试验,旨在考核换流阀在操作冲击电压下通过冲击电流的能力,同时也考核了VCM对换流阀晶闸管器件开通和关断的控制及保护能力。笔者利用PSCAD仿真软件对±1 100 kV换流阀的非周期触发试验进行了仿真分析,分析结果可知,给单阀施加规定的操作冲击电压574.4 kV时,单阀通过冲击电流的能力约为6 045 A,并得到试验验证。     

±660kV直流输电工程换流阀运行试验研究

晶闸管换流阀作为直流输电系统的核心设备之一,完备的型式试验是保证其安全、可靠、稳定运行的重要手段,也是其研究开发和工程应用的基础和前提条件.对宁东-山东±660 kV直流输电示范工程换流阀运行试验项目和实际试验参数进行全面介绍,阐述了换流阀合成试验方法,并展示了部分试验波形.试验结果表明该工程换流阀顺利通过试验考核,设...     

基于5英寸晶闸管的±800 kV特高压直流输电换流阀组件的研制

许继柔性输电系统公司借鉴超高压换流阀组件的成熟技术,研制出了基于5英寸晶闸管,额定电流为3125A的特高压换流阀组件,并对其进行了相应的例行试验。试验结果表明,该组件的特性完全满足±800kV特高压换流阀的要求,从而为±800kV特高压换流阀的成功研制奠定了基础。     

±1100kV特高压直流换流阀能量泄放过程及相关影响因素

换流阀是实现高压直流输电的核心设备,在闭锁检修过程中换流阀残留能量泄放时间直接影响着故障后恢复供电时间长短,对电网运行可靠性具有重要意义。根据换流站的实际结构,搭建单极直流输电系统EMTDC/PSCAD仿真模型,对换流阀中各关键元件的电场和磁场能量泄放过程进行了研究,并对换流站残余能量主要的影响因素进行分析。研究结果表明：晶闸管吸收电容储存的电场能是换流阀闭锁后阀厅残余能量主要来源,该部分能量衰减时间大于7 s,主要泄放通道为直流出线接地开关和换流变阀侧接地开关;仅采用4把接地开关同样能够在3 s内将换流阀电压降低至36 V以下,这为下一步换流站接地开关配置方式的研究提供了技术支撑。     

高压直流换流阀用绝缘子表面电场计算及均压环设计

换流阀是高压直流换流站的核心装备,高电位区导体及绝缘子表面电场计算是实现小安全裕度下换流阀绝缘优化设计的关键。将换流阀内典型结构,如绝缘子、晶闸管等,简化为二维模型,在二维场中直接进行电场计算,可实现电场的准确快速计算。通过对二维、三维算例进行电场计算,证实了边界电场约束方程计算电场的精度在二维场中高于ANSYS的计算精度。因此在二维轴对称场中应用该方法对某换流阀绝缘子进行了表面电场计算及均压环设计,使绝缘子金具表面电场由7.55 kV/mm降为2.87 kV/mm,绝缘子表面电场由1.93 kV/mm降为0.9 kV/mm。最后,应用ANSYS软件在三维复杂模型中对均压环尺寸进行校验计算。文中工作为直流换流阀用绝缘子表面电场计算及均压环优化设计提供了一种可靠、实用的计算方法。     

±1100kV直流阀厅金具电场仿真设计

阀厅金具作为直流输电工程换流站阀厅设备电气连接及固定用装置,连接和组合换流站阀厅电力系统中各类装置,以传递机械、电气负荷及实现某种防护作用。其表面电晕直接影响着阀厅及其设备的表面电场分布,对其表面电场进行仿真具有重要意义。本文基于Infolytica Elec Net电场仿真软件对阀厅金具电场仿真影响因素空气包大小、电极长短进行了研究。结果表明:随着空气包的增大,其表面电场逐渐减少,直至趋于一稳定值;金具表面电场与电极长度无关,其影响可忽略不计。根据研究成果给出了±1100k V直流阀厅金具管母外接头电场仿真结果,对±1100k V特高压直流输电工程阀厅金具的研制具有重要指导作用。     

许继研制的±1100kV换流阀顺利通过绝缘试验

近日,由许继集团研制的世界电压等级最高的±1100kV换流阀顺利通过绝缘试验,试验参数和试验项目符合IEC标准要求,试验的各项技术指标均达到国际先进水平,试验结果达到预期目的。该试验的完成,标志着许继在自主化特高压直流输电换流阀研制方面取得突破性进展。     

±1100kV特高压直流换流系统主电路优化设计

我国能源开发的北扩西移,能源和负荷中心的距离进一步拉大,急需发展大容量、高效率、远距离的输电技术。首先分析了±1 100 kV特高压直流换流系统主电路的换流单元和组合型式,指出单极双组12脉换流单元串联是综合较为优化的拓扑形式。然后分析了准东—成都±1 100 kV特高压直流工程换流系统的直流感性压降、空载直流电压及其限值等关键参数的优化设计,最后计算了换流系统主设备关键参数,从而为±1 100 kV特高压直流工程及其主设备研发制造提供技术基础。     

±660kV直流输电工程换流阀电气设计综述

宁东-山东±660 kV直流输电工程足世界上第1个采用±660 KV电压等级的汽流工程,该工程采用单12脉动换流阀结构,单阀跨接电压最高,单阀串联品闸管级数最多.以中国电力科学研究院与法国阿海珐(AREVA)公司联合推出的H400换流阀为基础,针对工程电压等级高的特点进行了设计优化,加装了阀组件均压电容,进行了全新的屏...